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掃描電子顯微鏡基礎原理
來源:FBT作者:發布時間:2022-06-09

顯微鏡被發明出來之前,人類對于世界的概念局限在用肉眼,或者靠手持透鏡幫助肉眼來看東西。現在顯微鏡已經作為人類探索微觀世界不可缺少的工具被廣泛應用于科研及工業等領域。人類利用顯微鏡可以看到一個全新的“世界”。


而顯微鏡又分為光學顯微鏡和電子顯微鏡,這兩種顯微鏡又有什麼區别呢?


光學顯微鏡


光學顯微鏡是利用光學原理,把人眼所不能分辨的微小物體放大成像,以供人們提取微細結構信息的光學儀器。光學顯微鏡經過300多年的發展,顯微鏡的結構已經完整,被廣泛應用于醫學、生物、材料等領域。


電子顯微鏡


電子顯微鏡技術的應用是建立在光學顯微鏡的基礎之上,分辨率更高。按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。


主要區别:


首先是光源不同,光學顯微鏡采用可見光作為光源,用人眼觀察;電子顯微鏡用電子束作為光源;其次是成像原理,光學顯微鏡利用幾何光學成像原理進行成像,電子顯微鏡利用高能量電子束轟擊樣品表面,激發出樣品表面的各種物理信号,再利用不同的信号探測器接受物理信号轉換成圖像信息。


分辨率也有很大的區别:光學顯微鏡因為光的幹涉與衍射作用,分辨率隻能局限于0.2-0.5um之間。電子顯微鏡因為采用電子束作為光源,其分辨率可達到1-3nm之間,因此光學顯微鏡的組織觀察屬于微米級分析,電子顯微鏡的組織觀測屬于納米級分析。       


景深也不同, 一般光學顯微鏡的景深在2-3um之間,因此對樣品的表面光滑程度具有極高的要求,所以制樣過程相對比較複雜。掃描電子顯微鏡的景深則可高達幾個毫米,樣品制備比較簡單。

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因光學顯微鏡分辨率的局限性,觀察微米以下的物質和材料就需要用到電子顯微鏡,而掃描電子顯微鏡具有景深大、分辨率高, 成像直觀、立體感強、放大倍數範圍寬等特點。


另外掃描電子顯微鏡可測樣品種類豐富, 幾乎不損傷和污染原始樣品以及可同時獲得形貌、結構、成分和結晶學信息。已被廣泛應用于生命科學、物理學、化學、司法、地質科學、材料學以及工業生産等領域的微觀研究。


掃描電子顯微鏡


掃描電子顯微鏡由電子光學鏡筒、樣品室、真空系統、檢測器和成像系統組成。

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掃描電子顯微鏡成像原理


掃描電子顯微鏡利用電子束一點點掃描樣品表面,最後形成圖像。電子束照射到樣品表面,電子就會與樣品的一部分發生相互作用,也就是發生彈性散射和非彈性散射,從而産生大量信号,這些信号可用于成像用于成像和半定量分析的典型信号包括:俄歇電子、二次電子、背散射電子、X射線、陰極熒光等。

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概況來說就是,當掃描電子顯微鏡用聚焦的電子束轟擊固體樣品,樣品由于結構成分不一樣,會産生不同的信号,探測器檢測不同的信号從而成像。


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聚束科技高通量(場發射)掃描電子顯微鏡自主開發設計的高速直接電子探測器,雙通道同步采集。具備強大的圖像中央控制器(ICC),單次最高同時采集雙路24Kx24K圖像,每張圖高達6億像素的XHD圖像采集僅需6.5s。

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鼠腦切片樣品

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